辐射管退火炉厚带钢温度场的模拟

针对连续热镀锌生产线辐射管退火炉工艺段,以能量平衡为基础,采用三元法建立了炉气、炉壁、辐射管表面和带钢表面的能量方程组,屏蔽了模型段间能量交换,以加速计算效果,满足实际动态调整需要。针对厚带钢引入内部导热方程,通过与带钢表面热流耦合,采用显格式有限差分法求解带钢内部及炉内温度场,结果与现场检测值基本一致,验证了模型的正确性。在追求最高生产效率的假设条件下,离线模拟得到优化工艺参数。结果表明,来料带钢厚度为2 mm时匹配运行速度达到传动机限速200 m/s。安全运行条件下,加热一段开启尽可能大燃料流量,约为255~260 L/min,二段通过适当减小流量使产品升温同时缩小截面温差并提高燃料利用率,2 mm带钢对应最小温差0.18℃,二段燃料流量降至174 L/min,对应最小单位能耗1049 L/t,5 mm带钢对应最大温差0.60℃,二段燃料流量为230 L/min,对应最大单位能耗1071 L/t。     

取向硅钢高温环形退火炉用低NOx天然气烧嘴的试验与数值模拟

确定了一种低NO_x天然气烧嘴结构参数,采用CFD数值模拟方法建立了该烧嘴的燃烧传热模型,并通过试验验证了模型的准确性;研究了烧嘴多级空气配比(一、二级风量之和与总风量之比)、空气过量系数、空气预热温度、烟气再循环量等参数对NO_x生成的影响.研究结果表明：热力型NO_x的生成主要与燃烧温度和高温区的氧浓度有关;可以通过改变烧嘴的多级空气配比和烟气再循环量控制燃烧区域的温度和氧浓度,进而抑制热力型NO_x的生成;增大空气过量系数会增加高温区的氧浓度,提高空气预热温度会提高燃烧温度,两者均会增加NO_x的生成浓度.对不同参数进行正交数值模拟优化分析,发现在炉内温度为1 623.15 K时,低NO_x天然气烧嘴燃烧烟气中NO_x浓度可达到低于150 mg/m³的指标,满足我国钢铁行业对NO_x排放的要求.在天然气中掺入再循环烟气可以降低燃烧烟气中的NO_x浓度,当空气预热温度为723.15 ...     

石长沟油页岩的热解特性及动力学

通过热重、元素和XRD分析,研究了新疆吉木萨尔县石长沟矿区油页岩在不同升温速率下的热解特性及热解机理. 结果表明,油页岩中有机质热解生成页岩油和热解煤气的反应主要集中在300~550℃;升温速率从3℃/min增至15℃/min,热解反应向高温区移动,有机质完全热解温度从530℃升至575℃. 油页岩有机质的热解动力学分析显示,升温速率从3℃/min增至15℃/min,直接Arrhenius法计算的有机质热解活化能从243.52 kJ/mol增至257.32 kJ/mol;反应转化率从0.02增至0.97,Friedman法计算的活化能从96.39 kJ/mol增至292.84 kJ/mol.     

退火气氛中CO2含量及加热时间对钢坯氧化的影响

在热轧加热炉中,燃气热值的波动会带来退火气氛的变化,钢坯在炉停留时间也会受生产节奏变化的影响产生变化,从而造成钢坯氧化难以预测和控制。本工作在1250℃的加热温度及CO2+N2的气氛下进行实验,研究了CO2含量和加热时间对钢坯氧化行为的影响。结果表明,钢坯氧化动力学曲线分为线型和抛物线两个阶段,随着CO2含量的增加,线型阶段缩短,该阶段的氧化增重也减少;在抛物线阶段,抛物线速率常数kp与CO2含量呈对数关系。钢坯表面氧化层分为致密层和疏松层,致密层位于氧化层外侧,由Fe3O4及其还原产物FeO组成;疏松层位于致密层/金属基体之间,由FeO及其先共析产物Fe3O4组成。疏松层存在孔洞,并且CO2含量越高孔洞越多。     

带钢保护气氛循环喷射冷却热工过程的数值模拟

对带钢保护气氛循环喷射冷却热工过程建立了一维非稳态传热模型,采用有限差分计算方法计算了带钢的温度场,确定了带钢在不同厚度、初始温度及运行速度下所需的综合换热系数,考察了喷箱的结构参数和循环冷却介质的物性参数对带钢出口温度的影响。结果表明,不同厚度的带钢在满足性能要求及安全的条件下,存在最大运行速度,厚度超过3 mm的带钢的断面温差对带钢性能的影响不能忽略;带钢出口温度会随带钢至喷孔板距离(?)与喷孔直径(D)的比值增大而增大,但增大速率随?/D增加逐渐变小。喷孔间距(?n)与喷孔直径的比值存在最佳范围,且与?有关,因此在实际设计喷箱结构时,不仅需考虑?n/D的最佳值,还需结合?综合考虑;冷却介质(H2+N2)的温度每升高10℃,带钢出口温度增加约3℃。带钢出口温度随冷却介质中氢气含量及流速增加而减小,但减小速率随二者增加而逐渐减小。现场应用结果表明,带钢出口温度的模拟值与实测值吻合较好,误差约为3.4%,满足应用要求。